Membranske organele stanice

Stanične organele

Organele (organele) su obavezne mikrostrukture za sve stanice, koje obavljaju određene vitalne funkcije. Razlikuju se membranske i nemembranske organele. Membranske organele, odvojene od okolne hijaloplazme membranama, uključuju endoplazmatski retikulum, unutarnji mrežasti aparat (Golgijev kompleks), lizosome, peroksisome i mitohondrije.

Membranske organele stanice

Sve membranske organele građene su od elementarnih membrana, čiji je princip organizacije sličan strukturi citolema. Citofiziološki procesi povezani su s konstantnom adhezijom, fuzijom i odvajanjem membrana, dok su adhezija i ujedinjenje mogući samo topološki identičnih membranskih monoslojeva. Dakle, vanjski sloj bilo koje organelne membrane okrenut prema hijaloplazmi identičan je unutarnjem sloju citoleme, a unutarnji sloj okrenut prema šupljini organela sličan je vanjskom sloju citoleme.

Endoplazmatski retikulum (reticulum endoplasmaticum) je jedinstvena kontinuirana struktura koju tvori sustav cisterni, tubula i spljoštenih vrećica. Elektronske mikrografije razlikuju granularni (hrapavi, granularni) i negranularni (glatki, agranularni) endoplazmatski retikulum. Vanjska strana granularnog retikuluma prekrivena je ribosomima, dok negranularna strana nema ribosome. Granularni endoplazmatski retikulum sintetizira (na ribosomima) i transportira proteine. Negranularni retikulum sintetizira lipide i ugljikohidrate te sudjeluje u njihovom metabolizmu [na primjer, steroidni hormoni u kori nadbubrežne žlijezde i Leydigovim stanicama (sustenocitima) testisa; glikogen u stanicama jetre]. Jedna od najvažnijih funkcija endoplazmatskog retikuluma je sinteza membranskih proteina i lipida za sve stanične organele.

Unutarnji retikularni aparat, ili Golgijev kompleks (apparatus reticularis internus), skup je vrećica, vezikula, cisterni, cijevi i ploča omeđenih biološkom membranom. Elementi Golgijevog kompleksa međusobno su povezani uskim kanalima. Strukture Golgijevog kompleksa su mjesto gdje se sintetiziraju i nakupljaju polisaharidi, proteinsko-ugljikohidratni kompleksi, koji se izlučuju iz stanica. Tako nastaju sekretorne granule. Golgijev kompleks prisutan je u svim ljudskim stanicama osim eritrocita i rožnatih ljuski epiderme. U većini stanica Golgijev kompleks nalazi se oko ili blizu jezgre, u egzokrinim stanicama - iznad jezgre, u apikalnom dijelu stanice. Unutarnja konveksna površina struktura Golgijevog kompleksa okrenuta je prema endoplazmatskom retikulumu, a vanjska, konkavna površina okrenuta je prema citoplazmi.

Membrane Golgijevog kompleksa tvore granularni endoplazmatski retikulum, a transportiraju se transportnim vezikulama. Sekretorne vezikule neprestano pupaju s vanjske strane Golgijevog kompleksa, a membrane njegovih cisterni se stalno obnavljaju. Sekretorne vezikule opskrbljuju membranskim materijalom staničnu membranu i glikokaliks. To osigurava obnovu plazma membrane.

Lizosomi (lizosomi) su vezikule promjera 0,2-0,5 μm, koje sadrže oko 50 vrsta različitih hidrolitičkih enzima (proteaze, lipaze, fosfolipaze, nukleaze, glikozidaze, fosfataze). Lizosomski enzimi sintetiziraju se na ribosomima granularnog endoplazmatskog retikuluma, odakle se transportnim vezikulama prenose u Golgijev kompleks. Primarni lizosomi pupaju iz vezikula Golgijevog kompleksa. U lizosomima se održava kiseli okoliš, njegov pH varira od 3,5 do 5,0. Membrane lizosoma otporne su na enzime koji se u njima nalaze i štite citoplazmu od njihovog djelovanja. Kršenje propusnosti lizosomske membrane dovodi do aktivacije enzima i teškog oštećenja stanice, uključujući njezinu smrt.

U sekundarnim (zrelim) lizosomima (fagolizosomima), biopolimeri se probavljaju u monomere. Potonji se transportiraju kroz lizosomsku membranu u staničnu hijaloplazmu. Neprobavljene tvari ostaju u lizosomu, zbog čega se lizosom transformira u tzv. rezidualno tijelo visoke gustoće elektrona.

Peroksisomi (peroksisomi) su vezikule promjera od 0,3 do 1,5 µm. Sadrže oksidativne enzime koji uništavaju vodikov peroksid. Peroksisomi sudjeluju u razgradnji aminokiselina, metabolizmu lipida, uključujući kolesterol, purine, i detoksikaciji mnogih otrovnih tvari. Vjeruje se da membrane peroksisoma nastaju pupanjem iz negranularnog endoplazmatskog retikuluma, a enzime sintetiziraju poliribosomi.

Mitohondrije (mitochondrii), koje su "energetske stanice stanice", sudjeluju u procesima staničnog disanja i pretvorbe energije u oblike dostupne za korištenje stanici. Njihove glavne funkcije su oksidacija organskih tvari i sinteza adenozin trifosfata (ATP). Mitohondrije su okrugle, izdužene ili štapićaste strukture duljine 0,5-1,0 μm i širine 0,2-1,0 μm. Broj, veličina i položaj mitohondrija ovise o funkciji stanice, njezinim energetskim potrebama. U kardiomiocitima, mišićnim vlaknima dijafragme, nalazi se mnogo velikih mitohondrija. Smješteni su u skupinama između miofibrila, okruženi granulama glikogena i elementima negranularnog endoplazmatskog retikuluma. Mitohondrije su organele s dvostrukim membranama (svaka debljine oko 7 nm). Između vanjske i unutarnje mitohondrijske membrane nalazi se intermembranski prostor širine 10-20 nm. Unutarnja membrana tvori brojne nabore ili kriste. Obično su kriste orijentirane preko duge osi mitohondrija i ne dosežu suprotnu stranu mitohondrijske membrane. Zahvaljujući kristama, površina unutarnje membrane dramatično se povećava. Dakle, površina krista jednog mitohondrija hepatocita iznosi oko 16 μm. Unutar mitohondrija, između krista, nalazi se sitnozrnati matriks u kojem su vidljive granule promjera oko 15 nm (mitohondrijski ribosomi) i tanke niti koje predstavljaju molekule deoksiribonukleinske kiseline (DNK).

Sintezi ATP-a u mitohondrijima prethode početne faze koje se odvijaju u hijaloplazmi. U njoj se (u nedostatku kisika) šećeri oksidiraju u piruvat (piruvinsku kiselinu). Istovremeno se sintetizira i mala količina ATP-a. Glavna sinteza ATP-a odvija se na membranama krista u mitohondrijima uz sudjelovanje kisika (aerobna oksidacija) i enzima prisutnih u matriksu. Tijekom ove oksidacije stvara se energija za stanične funkcije, a oslobađaju se ugljikov dioksid (CO2 ₎ i voda (H2O ₎. U mitohondrijima se na vlastitim molekulama DNA sintetiziraju molekule informacija, transporta i ribosomske nukleinske kiseline (RNA).

Mitohondrijska matrica također sadrži ribosome veličine do 15 nm. Međutim, mitohondrijske nukleinske kiseline i ribosomi razlikuju se od sličnih struktura ove stanice. Dakle, mitohondriji imaju vlastiti sustav potreban za sintezu proteina i samoreprodukciju. Povećanje broja mitohondrija u stanici događa se njezinom diobom na manje dijelove koji rastu, povećavaju se u veličini i sposobni su se ponovno dijeliti.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]